JPH08162659A - Solar cell - Google Patents

Solar cell

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JPH08162659A
JPH08162659A JP6302297A JP30229794A JPH08162659A JP H08162659 A JPH08162659 A JP H08162659A JP 6302297 A JP6302297 A JP 6302297A JP 30229794 A JP30229794 A JP 30229794A JP H08162659 A JPH08162659 A JP H08162659A
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JP
Japan
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layer
bsf
cell
impurity density
solar cell
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Application number
JP6302297A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Takamoto
達也 高本
Eiji Ikeda
英治 池田
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Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

PURPOSE: To optimize the novel structure of a solar cell having a high conversion efficiency and a large open circuit voltage or particularly the impurity density of a BSF layer and its thickness by setting the impurity density of the BSF layer to a specific value. CONSTITUTION: The solar cell comprises a first conductivity type window layer 44, and a first conductivity type emitter layer 43 formed under the layer 44. The cell further comprises a second conductivity type base layer 42 formed at the lower part of the layer 43, and a second conductivity type rear surface field layer (BSF layer) 41 formed at the lower part of the layer 42. Particularly, the impurity density of the layer 41 is 1 to 6×10<18> cm<-3> . Thus, the impurity density of the layer 41 is optimized to increase the long wavelength side optical sensitivity. As a result, the open circuit voltage and the short-circuiting current are increased together. The novel structure of the solar cell having high conversion efficiency and high electromotive force is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、太陽光エネルギーを電
気エネルギーに変換するための半導体素子である太陽電
池の構造に関し、特に変換効率を高めるために工夫され
た化合物半導体混晶を使った太陽電池の構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of a solar cell, which is a semiconductor element for converting sunlight energy into electric energy, and particularly to a solar cell using a compound semiconductor mixed crystal devised to enhance the conversion efficiency. Regarding the structure of the battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12(a)に示すようなn型エミッタ
層433およびp型ベース層422からなるpn接合半
導体太陽電池においては、n型エミッタ層433を光入
射側とし、その下層のp型ベース層422で吸収された
光子は1対の正孔−電子を生成し、このうち少数キャリ
ヤである電子は拡散で移動し、p−n界面の空乏層まで
到達すると空乏層の大きな電界によってn型エミッタ層
433に流れ込み、電流となる。ところが図12(b)
に示すようにp型ベース層422で生じた電子のうちに
は拡散によって裏面電極層8に入り込むものもあり、そ
れらはもはやベース層422に戻ることはできず、いず
れ多数キャリヤである正孔と結合し消滅して、電流とは
ならない。このような裏面再結合損失を防ぐために、従
来より、ベース層422で生じた少数キャリヤ(電子)
をなるべく裏面電極層8に近付けないように裏面電界
(Back Surface Field;以下「BS
F」という)層411と呼ばれる層をベース層422の
下に設けることが行なわれる。図12(c)に示すよう
にBSF層はベース層で生じた少数キャリヤに対してバ
ンド障壁として作用する。BSF層としては、 1)ベース層と同じ材料でドーピング濃度を高くして少
数キャリヤに対して障壁となるようにしたもの、 2)他の半導体材料でベース層材料よりも禁制帯幅が大
きく、同じく少数キャリヤに対して障壁となるようにし
たもの、 が用いられる。このようなBSF層によって、ベース層
の伝導帯がBSF層との界面で急激に上昇し、少数キャ
リヤである電子はこの障壁によって跳ね返され、それ以
上奥には行かない。上の1)の方法で、少数キャリヤに
対して十分な障壁を得るためには、BSF層のドーピン
グ濃度をきわめて高くする必要がある。このことは、単
層の太陽電池の場合にはあまり問題とならないが、高出
力電圧を得るために太陽電池を直列(タンデム)接続し
た積層型の太陽電池の上部セルBSF層として高濃度ド
ーピング層を用いた場合、その層で高濃度多数キャリヤ
による赤外光吸収が起こる。この赤外光は本来、タンデ
ム接続の下層のセルまで到達し、そこで吸収され電流と
なるはずのものであり、BSF層におけるこのような赤
外光吸収は太陽電池にとって大きなエネルギー損失とな
り好ましくない。一方、上記の2)の方法では赤外光吸
収の問題はないが、適当な材料を探すことが一般に難し
い。また、適当な材料があってもBSF層の上にベース
層を異種半導体ヘテロエピタキシャル成長で成長するこ
とになり、界面に結晶欠陥が生じやすいという欠点があ
る。
2. Description of the Related Art In a pn junction semiconductor solar cell comprising an n-type emitter layer 433 and a p-type base layer 422 as shown in FIG. 12 (a), the n-type emitter layer 433 is the light incident side and the p The photons absorbed in the type base layer 422 generate a pair of holes-electrons, of which electrons, which are minority carriers, move by diffusion and reach the depletion layer at the pn interface by the large electric field of the depletion layer. It flows into the n-type emitter layer 433 and becomes a current. However, Fig. 12 (b)
As shown in (4), some of the electrons generated in the p-type base layer 422 may enter the back surface electrode layer 8 by diffusion, and they can no longer return to the base layer 422, and some of them are holes that are majority carriers. It does not become a current by combining and disappearing. In order to prevent such back surface recombination loss, minority carriers (electrons) generated in the base layer 422 have been conventionally used.
Back surface field (Back Surface Field);
A layer called a "F" layer 411 is provided under the base layer 422. As shown in FIG. 12C, the BSF layer acts as a band barrier for the minority carriers generated in the base layer. As the BSF layer, 1) the same material as the base layer is used to increase the doping concentration to serve as a barrier against minority carriers, and 2) other semiconductor materials have a larger band gap than the base layer material, Also used is a barrier against minority carriers. With such a BSF layer, the conduction band of the base layer sharply rises at the interface with the BSF layer, and the electrons, which are minority carriers, are repelled by this barrier and cannot go further. In order to obtain a sufficient barrier against minority carriers by the method 1) above, it is necessary to make the doping concentration of the BSF layer extremely high. This is not a serious problem in the case of a single-layer solar cell, but a high-concentration doping layer is used as the upper cell BSF layer of a stacked solar cell in which solar cells are connected in series (tandem) to obtain a high output voltage. Is used, infrared light absorption due to a high concentration of majority carriers occurs in the layer. This infrared light is supposed to reach the cell in the lower layer of the tandem connection and be absorbed there to become a current, and such infrared light absorption in the BSF layer causes a large energy loss for the solar cell, which is not preferable. On the other hand, the above method 2) does not have a problem of infrared light absorption, but it is generally difficult to find a suitable material. Further, even if there is a suitable material, the base layer is grown on the BSF layer by hetero-heteroepitaxial growth, which has a drawback that crystal defects are likely to occur at the interface.

【0003】1)の方法によるBSF層を用いた構造と
しては図13に示すような太陽電池(セル)が知られて
いる。図13では表面電極層7は図示を省略している。
図13においてp+ GaAs基板の上に厚み20nm、
不純物密度4×1017cm-3のp+ In0.49Ga0.51
−BSF層41、このBSF層41の上に厚み0.8μ
m、不純物密度1×1017cm-3のp−In0.49Ga
0.51Pベース層42、このベース層42の上に厚み0.
1μm、不純物密度2×1018cm-3のn+ In0.49
0.51Pエミッタ層43、さらにこの上に厚み25n
m、不純物密度5×1017cm-3のn−AlInP窓層
44が形成されている。
A solar cell (cell) as shown in FIG. 13 is known as a structure using the BSF layer according to the method 1). In FIG. 13, the surface electrode layer 7 is not shown.
In FIG. 13, a thickness of 20 nm is formed on the p + GaAs substrate,
P + In 0.49 Ga 0.51 P with an impurity density of 4 × 10 17 cm -3
-BSF layer 41, 0.8 μm thick on this BSF layer 41
m, p-In 0.49 Ga with an impurity density of 1 × 10 17 cm −3
0.51 P base layer 42, a thickness of 0.
N + In 0.49 G with 1 μm and impurity density of 2 × 10 18 cm −3
a 0.51 P emitter layer 43, with a thickness of 25n
An n-AlInP window layer 44 having m and an impurity density of 5 × 10 17 cm −3 is formed.

【0004】図13の構造ではp−In0.49Ga0.51
ベース層42の禁制帯幅Egは1.85eVで、p−I
0.49Ga0.51P−BSF層41の禁制帯幅Egは1.
88eVであり、少数キャリヤに対する障壁となってい
る。2)の方法によるものとしては図16で、p−In
0.49Ga0.51P−BSF層41のかわりに禁制帯幅Eg
が1.95eVのp−Al0.06Ga0.45In0.49Pを用
いた例も知られている。
In the structure of FIG. 13, p-In 0.49 Ga 0.51 P
The forbidden band width Eg of the base layer 42 is 1.85 eV, and p-I
n 0.49 Ga 0.51 The forbidden band width Eg of the P-BSF layer 41 is 1.
It is 88 eV, which is a barrier against minority carriers. The method of 2) is shown in FIG.
0.49 Ga 0.51 Forbidden band width Eg instead of P-BSF layer 41
There is also known an example using p-Al 0.06 Ga 0.45 In 0.49 P of 1.95 eV.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の、
Al0.06Ga0.45In0.49P−BSF層を用いたセル
は、BSF層の禁制帯幅が大きいにもかかわらず、変換
効率および開放電圧(open−circuit vo
ltage)Vocは極めて低いという欠点があった。
これは主にAlのゲッタリング作用により、BSF層中
に酸素が取り込まれ、結晶性が悪くなるためであると考
えられる。また、不純物密度4×1017cm-3のp−I
0.49Ga0.51P−BSF層の場合もAl0.06Ga0.45
In0.49Pの場合に比すれば多少良いものの、理論的に
予測される値に比してVocは低く、変換効率も低いと
いう欠点があった。
However, in the conventional method,
A cell using the Al 0.06 Ga 0.45 In 0.49 P-BSF layer has a large conversion band and an open-circuit voltage (open-circuit voltage) despite the large forbidden band width of the BSF layer.
It had the drawback that the ltage) Voc was extremely low.
It is considered that this is because oxygen is mainly taken into the BSF layer due to the gettering action of Al and the crystallinity is deteriorated. In addition, p-I having an impurity density of 4 × 10 17 cm −3
n 0.49 Ga 0.51 Al 0.06 Ga 0.45 also in the case of P-BSF layer
Although it is slightly better than the case of In 0.49 P, it has the drawbacks of lower Voc and lower conversion efficiency than theoretically predicted values.

【0006】本発明は以上の点を鑑みてなされたもの
で、変換効率が高く、開放電圧Vocも大きな太陽電池
の新規な構造、特にBSF層の不純物密度、およびその
厚みが最適化された太陽電池を提供することをその目的
とする。
The present invention has been made in view of the above points, and has a novel structure of a solar cell having a high conversion efficiency and a large open circuit voltage Voc, in particular, an impurity density of a BSF layer and a solar having an optimized thickness. The purpose is to provide a battery.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の第1の特徴は図1に示すように、第1導電型
のエミッタ層43と、第2導電型のベース層42と、第
2導電型のBSF層41とを少なくとも具備する化合物
半導体太陽電池であって、BSF層41の不純物密度が
1〜6×1018cm-3であることである。
In order to solve the above problems, the first feature of the present invention is that, as shown in FIG. 1, a first conductivity type emitter layer 43 and a second conductivity type base layer 42 are provided. , A second-conductivity-type BSF layer 41 at least, and the BSF layer 41 has an impurity density of 1 to 6 × 10 18 cm −3 .

【0008】好ましくは第1の特徴においてエミッタ層
43、ベース層42、BSF層41はIn1-x Gax
からなり、さらに好ましくはBSF層の不純物密度は2
〜3×1018cm-3であることである。
Preferably, in the first feature, the emitter layer 43, the base layer 42 and the BSF layer 41 are made of In 1-x Ga x P.
And more preferably the BSF layer has an impurity density of 2
It is about 3 × 10 18 cm −3 .

【0009】本発明の第2の特徴は、図6に示すように
第1導電型の第1のエミッタ層43と、第2導電型の第
1のベース層42と、第2導電型の第1のBSF層41
とを少なくとも具備するトップセル4と、第1導電型の
第2のエミッタ層23と、第2導電型の第2のベース層
22と、第2導電型の第2のBSF層21とを少なくと
も具備するボトムセル2と、このトップセル4とボトム
セル2との間に形成され、トップセル4とボトムセル2
とを互いに接続するトンネル接合3とから少なくとも構
成されるタンデム構造の太陽電池であって、第1のBS
F層の不純物密度が1〜6×1018cm-3であることで
ある。
A second feature of the present invention is that, as shown in FIG. 6, a first conductivity type first emitter layer 43, a second conductivity type first base layer 42, and a second conductivity type first emitter layer 43. 1 BSF layer 41
At least, a second cell layer 22 of the first conductivity type, a second base layer 22 of the second conductivity type, and a second BSF layer 21 of the second conductivity type. The bottom cell 2 included therein is formed between the top cell 4 and the bottom cell 2, and the top cell 4 and the bottom cell 2 are provided.
A solar cell having a tandem structure including at least a tunnel junction 3 for connecting a first BS and
The impurity density of the F layer is 1 to 6 × 10 18 cm −3 .

【0010】好ましくは第2の特徴において、第1のB
SF層41の不純物密度が2〜3×1018cm-3である
ことである。
Preferably in the second feature, the first B
That is, the impurity density of the SF layer 41 is 2-3 × 10 18 cm −3 .

【0011】さらに好ましくは、第2の特徴において第
1のエミッタ層43、ベース層42、BSF層41、第
2のBSF層21はIn1-x Gax Pからなり、第2の
エミッタ層23、ベース層22はGaAsから成ること
である。
More preferably, in the second feature, the first emitter layer 43, the base layer 42, the BSF layer 41, and the second BSF layer 21 are made of In 1-x Ga x P, and the second emitter layer 23. The base layer 22 is made of GaAs.

【0012】[0012]

【作用】本発明の第1の特徴の太陽電池は、BSF層4
1の不純物密度を最適化することにより、図5に示すよ
うに長波長側光感度が増大し、その結果図3および図4
に示すように開放電圧Voc、短絡電流(short−
circuit current)Iscが共に増大す
る。
The solar cell having the first characteristic of the present invention has the BSF layer 4
By optimizing the impurity density of No. 1, the photosensitivity on the long wavelength side is increased as shown in FIG. 5, and as a result, FIGS.
Open circuit voltage Voc, short circuit current (short-
The circuit current (Isc) increases together.

【0013】本発明の第2の特徴の太陽電池は、第1の
特徴の太陽電池をタンデム型太陽電池に通用したもの
で、第1のBSF層41の不純物密度を最適化すること
により、図8、図9に示すように短絡光電流密度Js
c、開放電圧Vocが共に増大し、変換効率が向上す
る。
The solar cell of the second feature of the present invention is obtained by applying the solar cell of the first feature to a tandem type solar cell. By optimizing the impurity density of the first BSF layer 41, 8, short-circuit photocurrent density Js as shown in FIG.
Both c and the open circuit voltage Voc increase, and the conversion efficiency improves.

【0014】なお、第1の特徴におけるBSF層41、
第2の特徴における第1のBSF層41の不純物密度を
高くしすぎると、BSF層41の結晶性が低下し、ベー
ス層42との界面状態が悪くなり、キャリヤ寿命(ライ
フタイム)が下がって、変換効率が低下するので、BS
F層41の不純物密度は6×1018cm-3を超えるのは
好ましくない。
The BSF layer 41 of the first feature,
If the impurity density of the first BSF layer 41 in the second feature is made too high, the crystallinity of the BSF layer 41 is lowered, the interface state with the base layer 42 is deteriorated, and the carrier life (lifetime) is reduced. , The conversion efficiency will decrease, so BS
It is not preferable that the impurity density of the F layer 41 exceeds 6 × 10 18 cm −3 .

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図12、13に重複する部分には同一の符号を用
いている。図1は本発明の第1の実施例に係るGaAs
に格子整合するIn0.5 Ga0.5 P単一セルの断面構造
の一部を示す。In1-x Gax Pは優れた耐放射線性を
有しており、宇宙用途への適用も期待されるが、後述す
るタンデムセルのトップセルとしても有望である。In
1-x Gax Pは高い禁制帯幅、高い吸収係数を持つから
である。図1において、(100)5°オフ[011]
方向の不純物密度1×1019cm-3のZnドープp+
aAs基板11上に、厚み0.5μm、不純物密度5×
1018cm-3のp+ GaAsバッファ層12を介して、
厚み0.3μm、不純物密度1〜6×1018cm-3のp
+ In0.5 Ga0.5 P裏面電界層(BSF層)41が形
成されている。BSF層41の不純物密度は2〜3×1
18cm-3が好ましい。さらにBSF層41の上に厚み
0.7〜1.5μm、不純物密度2〜3×1017cm-3
のpIn0.5 Ga0.5 Pベース層42;厚み50nm、
不純物密度3×1018cm-3のn+ In0.5 Ga0.5
エミッタ層43;厚み30nm、不純物密度2×1018
cm-3のn+ In0.5 Ga0.5 P窓層44がこの順に形
成されている。n+ In0.5 Ga0.5 P窓層44の上部
の一部にはオーミックコンタクト用の厚み0.3μm、
不純物密度5×1018cm-3のn+ GaAs層51およ
びAu−Ge/Ni/Au層71および厚み1μmのA
uメッキ層72からなる上部金属電極層(表面電極層)
7が形成されている。図2は本発明の第1の実施例に係
るIn0.5 Ga0.5 Pセルの平面図で、上部金属電極層
7の占有面積は全表面積の2%であり、他は受光面とな
っている。図1の表面の上部金属電極層7が形成されて
いない部分には厚み55nmのZnS膜61、および厚
み95nmのMgF2 膜62からなる反射防止膜6が形
成されている。なお、p+ GaAs基板11の裏面には
厚み1μmのAuメッキ層からなる下部金属電極層(裏
面電極層)8が形成されている。なお、p+ GaAsバ
ッファ層12、p+ In0.5 Ga0.5 P−BSF層4
1、pIn0.5 Ga0.5 Pベース層のドーパントはZn
が代表的で、n+ In0.5 Ga0.5Pエミッタ層43、
+ AlInP窓層44、n+ GaAs層51のドーパ
ントはSiが一般的であるが、他のドーパントでもよ
い。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same reference numerals are used for the portions overlapping in FIGS. FIG. 1 shows GaAs according to the first embodiment of the present invention.
A part of the cross-sectional structure of an In 0.5 Ga 0.5 P single cell lattice-matched to is shown. In 1-x Ga x P has excellent radiation resistance and is expected to be applied to space applications, but it is also promising as a top cell of a tandem cell described later. In
This is because 1-x Ga x P has a high band gap and a high absorption coefficient. In FIG. 1, (100) 5 ° off [011]
Direction impurity concentration 1 × 10 19 cm −3 Zn-doped p + G
On an aAs substrate 11, a thickness of 0.5 μm and an impurity density of 5 ×
Through the 10 18 cm −3 p + GaAs buffer layer 12,
P of 0.3 μm thickness and impurity density of 1 to 6 × 10 18 cm −3
A + In 0.5 Ga 0.5 P back surface field layer (BSF layer) 41 is formed. The impurity density of the BSF layer 41 is 2-3 × 1.
0 18 cm -3 is preferable. Furthermore, a thickness of 0.7 to 1.5 μm and an impurity density of 2 to 3 × 10 17 cm −3 are formed on the BSF layer 41.
PIn 0.5 Ga 0.5 P base layer 42; thickness 50 nm,
N + In 0.5 Ga 0.5 P with an impurity density of 3 × 10 18 cm -3
Emitter layer 43; thickness 30 nm, impurity density 2 × 10 18
A cm −3 n + In 0.5 Ga 0.5 P window layer 44 is formed in this order. The n + In 0.5 Ga 0.5 P window layer 44 has a thickness of 0.3 μm for ohmic contact on a part of the upper portion thereof.
N + GaAs layer 51 and Au—Ge / Ni / Au layer 71 having an impurity density of 5 × 10 18 cm −3 and A having a thickness of 1 μm
Upper metal electrode layer (surface electrode layer) including the u-plated layer 72
7 are formed. FIG. 2 is a plan view of the In 0.5 Ga 0.5 P cell according to the first embodiment of the present invention, in which the occupied area of the upper metal electrode layer 7 is 2% of the total surface area, and the others are light receiving surfaces. An antireflection film 6 made of a ZnS film 61 having a thickness of 55 nm and a MgF 2 film 62 having a thickness of 95 nm is formed on the surface of FIG. 1 where the upper metal electrode layer 7 is not formed. A lower metal electrode layer (rear surface electrode layer) 8 made of an Au plating layer having a thickness of 1 μm is formed on the rear surface of the p + GaAs substrate 11. The p + GaAs buffer layer 12 and the p + In 0.5 Ga 0.5 P-BSF layer 4
1. pIn 0.5 Ga 0.5 P base layer has a dopant of Zn
Is a typical example of n + In 0.5 Ga 0.5 P emitter layer 43,
Si is generally used as the dopant for the n + AlInP window layer 44 and the n + GaAs layer 51, but other dopants may be used.

【0016】図3はベース層42の厚み1.5μmで、
反射防止膜6を付けない状態でのIn0.5 Ga0.5 Pセ
ルのI−V特性をBSF層41の不純物密度をパラメー
タとして示したものである。従来技術のBSFの不純物
密度が2×1017cm-3の場合に比して本発明の場合の
方が起電流が大きく、特にBSF層の不純物密度2×1
18cm-3の場合が起電流が大きく、最高効率18.4
8%が得られた。図4は、ベース層42の厚み0.7μ
m、BSF層41の厚み0.3μmの場合で、反射防止
膜6を付けない状態における開放電圧(open−ci
rcuit voltage)Vocおよび短絡電流
(short−circuit current)Is
cのBSF層41の不純物密度依存性を示す。BSF層
41の不純物密度を高くすることによりVoc,Isc
ともに向上することがわかる。図5は入射光の波長に対
する外部量子効率の関係、すなわち分光感度特性であ
り、BSF層41の不純物密度をパラメータとして示し
ている。BSF層41の不純物密度を高くすると長波長
光感度が向上することがわかり、これが図4に示したI
scの増大をもたらしているものと考えられる。
FIG. 3 shows a base layer 42 having a thickness of 1.5 μm.
The IV characteristics of the In 0.5 Ga 0.5 P cell without the antireflection film 6 are shown with the impurity density of the BSF layer 41 as a parameter. Compared with the case where the impurity density of BSF of the prior art is 2 × 10 17 cm −3 , the electromotive current is larger in the case of the present invention, and particularly the impurity density of the BSF layer is 2 × 1.
In the case of 0 18 cm -3, the electromotive current is large and the maximum efficiency is 18.4.
8% was obtained. FIG. 4 shows that the base layer 42 has a thickness of 0.7 μm.
m, and the BSF layer 41 has a thickness of 0.3 μm, the open circuit voltage (open-ci) in a state in which the antireflection film 6 is not attached.
rcuit voltage) Voc and short-circuit current Is
The dependence of c on the impurity density of the BSF layer 41 is shown. By increasing the impurity density of the BSF layer 41, Voc, Isc
It can be seen that both improve. FIG. 5 shows the relationship between the external quantum efficiency and the wavelength of incident light, that is, the spectral sensitivity characteristic, and shows the impurity density of the BSF layer 41 as a parameter. It was found that increasing the impurity density of the BSF layer 41 improves the long-wavelength photosensitivity, which is shown in FIG.
It is considered that the increase in sc is brought about.

【0017】さらに高変換効率を得るため、あるいは高
起電圧を得るためには、図1に示したように単一セルを
複数直列に接続し、いわゆるタンデムセルの構造とすれ
ばよい。図6は本発明の第2の実施例に係るInGaP
/GaAsタンデムセルの構造を示す。図6において下
部セル(ボトムセル)としてGaAsセル2が用いら
れ、上部セル(トップセル)としては、本発明の第1の
実施例に示したものとほぼ同様のIn0.5 Ga0.5 Pセ
ル4が用いられている。さらに、この下部セルと上部セ
ルとを電気的に直列接続するために両者の間にGaAs
トンネル接合層3が設けられている。トンネル接合層3
のピーク電流は約50mA/cm2 である。詳細に述べ
るとGaAsボトムセル2はZnドープのp+ GaAs
基板11(p<1×1019cm-3)の上部に形成された
厚み0.3μm、不純物密度7.0×1018cm-3のp
+ GaAsバッファ層12の上に形成されている。そし
てGaAsセル2はp+ GaAsバッファ層12の上に
形成された厚み0.1μmで、不純物密度3.0×10
18cm-3のp+ InGaPのBSF層21、その上部に
設けられた厚み3μm、不純物密度2.0×1017cm
-3のpGaAsベース層22、その上部に設けられた厚
み0.1μm、不純物密度2.0×1018cm-3のn+
GaAsエミッタ層23、さらにその上部の厚み0.1
μm、不純物密度2.0×1018cm-3のn+ InGa
P窓層24とから構成されている。エミッタ層23とベ
ース層22の間にpn接合が形成されている。GaAs
トンネル接合層3は下部セル(GaAsボトムセル)2
の最上層であるn+ InGaP窓層24の上部に形成さ
れた厚み15nm、不純物密度5×1018cm-3以上の
+ GaAs層31と、厚み15nm、不純物密度1.
0×1019のp+ GaAs層32とから構成されてい
る。そしてこの上部には厚み0.1〜0.5μmで不純
物密度、1〜6×1018cm-3のp+ In0.5 Ga0.5
PのBSF層41;厚み0.7〜1.5μm、不純物密
度1.5×1017cm-3のpIn0.5 Ga0.5Pベース
層42;厚み50nm、不純物密度3.0×1018cm
-3のn+ In0. 5 Ga0.5 Pエミッタ層43;および厚
み30nm、不純物密度2×1018cm-3のn+ AlI
nP窓層44がこの順に堆積されたIn0.5 Ga0.5
トップセル4が形成されている。In0.5 Ga0.5 Pト
ップセル4の上部の一部にはオーミックコンタクト用の
厚み0.3μmのn+ GaAs層51が形成され、その
上部にはAu−Ge/Ni/Au層71およびその上の
Au層72からなる上部金属電極層(表面電極層)7が
形成されている。p+ GaAs基板11の裏面には下部
金属電極層(裏面電極層)8としてAu層が形成されて
いる。In0.5 Ga0.5 Pトップセル4のn+ AlIn
P窓層44の表面においてn+ GaAs層51およびそ
の上の上部金属電極層7が形成されている部分以外の領
域には、ZnS層61、MgF2 層62からなる反射防
止膜6が形成されている。なお、本発明の第1の実施例
と同様にIn0.5 Ga0.5 Pトップセル4のp+ In
0.5 Ga0.5 P−BSF層41の不純物密度は2〜3×
1018cm-3とするのがより望ましい。p+ In0.5
0.5 P−BSF層41の厚みを0.5μm以上とする
と光が吸収されて効率が下がるので望ましくない。図6
におけるドーパントはp+GaAsバッファ層12、p
+ InGaP−BSF層21、pGaAsベース層2
2、p+ GaAs層32、p+ In0.5 Ga0.5 P−B
SF層41、pInGaPベース層42に対してはZn
を用いるのが望ましく、n+ GaAsエミッタ層23、
+ In0.5 Ga0.5 P窓層24、n+ GaAs層3
1、n+ In0.50.5 Pエミッタ層43、n+ AlI
nP窓層44、n+ GaAs層51にはSiを用いるこ
とが望ましいが、他のドーパントでも同様な効果は得ら
れる。
In order to obtain a higher conversion efficiency or a higher electromotive voltage, a so-called tandem cell structure may be formed by connecting a plurality of single cells in series as shown in FIG. FIG. 6 shows InGaP according to the second embodiment of the present invention.
1 shows the structure of a / GaAs tandem cell. In FIG. 6, a GaAs cell 2 is used as the lower cell (bottom cell), and an In 0.5 Ga 0.5 P cell 4 similar to that shown in the first embodiment of the present invention is used as the upper cell (top cell). Has been. Further, in order to electrically connect the lower cell and the upper cell in series, GaAs is provided between them.
The tunnel junction layer 3 is provided. Tunnel junction layer 3
Has a peak current of about 50 mA / cm 2 . More specifically, the GaAs bottom cell 2 is Zn-doped p + GaAs.
A p having a thickness of 0.3 μm and an impurity density of 7.0 × 10 18 cm −3 formed on the substrate 11 (p <1 × 10 19 cm −3 ).
+ Formed on the GaAs buffer layer 12. The GaAs cell 2 has a thickness of 0.1 μm formed on the p + GaAs buffer layer 12 and an impurity density of 3.0 × 10.
18 cm −3 p + InGaP BSF layer 21, thickness of 3 μm provided on the BSF layer 21, impurity concentration of 2.0 × 10 17 cm
-3 pGaAs base layer 22, n + with a thickness of 0.1 μm provided thereon and an impurity density of 2.0 × 10 18 cm −3
The thickness of the GaAs emitter layer 23, and the upper part thereof is 0.1.
μm, n + InGa with an impurity density of 2.0 × 10 18 cm −3
And a P window layer 24. A pn junction is formed between the emitter layer 23 and the base layer 22. GaAs
The tunnel junction layer 3 is a lower cell (GaAs bottom cell) 2
N + GaAs layer 31 having a thickness of 15 nm and an impurity density of 5 × 10 18 cm −3 or more formed on the uppermost n + InGaP window layer 24, and a thickness of 15 nm and an impurity density of 1.
It is composed of 0 × 10 19 p + GaAs layer 32. And, on the top of this, with a thickness of 0.1 to 0.5 μm and an impurity density of 1 to 6 × 10 18 cm −3 of p + In 0.5 Ga 0.5.
B BSF layer 41 of P; thickness 0.7 to 1.5 μm, impurity density 1.5 × 10 17 cm −3 pIn 0.5 Ga 0.5 P base layer 42; thickness 50 nm, impurity density 3.0 × 10 18 cm
-3 n + In 0. 5 Ga 0.5 P emitter layer 43; and the thickness of 30 nm, the impurity density of 2 × 10 18 cm -3 n + AlI
In 0.5 Ga 0.5 P with nP window layer 44 deposited in this order
The top cell 4 is formed. An n + GaAs layer 51 having a thickness of 0.3 μm for ohmic contact is formed on a part of an upper portion of the In 0.5 Ga 0.5 P top cell 4, and an Au—Ge / Ni / Au layer 71 and an upper portion thereof are formed on the n + GaAs layer 51. An upper metal electrode layer (surface electrode layer) 7 made of the Au layer 72 is formed. On the back surface of the p + GaAs substrate 11, an Au layer is formed as a lower metal electrode layer (back surface electrode layer) 8. In 0.5 Ga 0.5 P n + AlIn of top cell 4
An antireflection film 6 composed of a ZnS layer 61 and a MgF 2 layer 62 is formed on a region of the surface of the P window layer 44 other than a portion where the n + GaAs layer 51 and the upper metal electrode layer 7 are formed thereon. ing. In addition, as in the first embodiment of the present invention, p + In of the In 0.5 Ga 0.5 P top cell 4 is formed.
The impurity density of the 0.5 Ga 0.5 P-BSF layer 41 is 2 to 3 ×.
More preferably, it is 10 18 cm -3 . p + In 0.5 G
If the thickness of the a 0.5 P-BSF layer 41 is 0.5 μm or more, light is absorbed and the efficiency is lowered, which is not desirable. Figure 6
Is a p + GaAs buffer layer 12, p
+ InGaP-BSF layer 21, pGaAs base layer 2
2, p + GaAs layer 32, p + In 0.5 Ga 0.5 P-B
Zn for the SF layer 41 and the pInGaP base layer 42
Is preferably used, and the n + GaAs emitter layer 23,
n + In 0.5 Ga 0.5 P window layer 24, n + GaAs layer 3
1, n + In 0.5 G 0.5 P emitter layer 43, n + AlI
It is desirable to use Si for the nP window layer 44 and the n + GaAs layer 51, but similar effects can be obtained with other dopants.

【0018】図7はタンデム構成におけるIn0.5 Ga
0.5 Pトップセル4のBSF層41の厚さを不純物密度
を5×1017cm-3,7×1017cm-3,2×1018
-3と変化させた場合の分光感度特性を示す。図8は、
タンデムセルの短絡光電流密度JscをBSF層41の
不純物密度に対してプロットしたもので、BSF層41
の不純物密度を増加させ不純物密度を2×1018cm-3
とすると、タンデムセルのJscが増加することがわか
る。図9はタンデムセルにおけるVocのBSF層41
の不純物密度依存性を示し、BSF層41の不純物密度
が2×1018cm-3の場合、Vocは最大となり2.3
8Vであった。図9で●印はGaAsボトムセル2の成
長温度が650℃の場合で、□印は成長温度が700℃
の場合である。GaAsボトムセル2の成長温度を70
0℃とすることにより、タンデムセルのVocは2.4
1以上となることがわかる。図10は本発明の第2の実
施例におけるタンデムセルの光I−V特性および出力特
性である。本発明の第2の実施例によれば27.3%の
変換効率が得られる。
FIG. 7 shows In 0.5 Ga in a tandem configuration.
The thickness of the BSF layer 41 of the 0.5 P top cell 4 is 5 × 10 17 cm −3 , 7 × 10 17 cm −3 , 2 × 10 18 c, and the impurity density is 5 × 10 17 cm −3 .
The spectral sensitivity characteristics when changed to m -3 are shown. Figure 8
The short-circuit photocurrent density Jsc of the tandem cell is plotted against the impurity density of the BSF layer 41.
The impurity density of 2 × 10 18 cm −3
Then, it can be seen that the Jsc of the tandem cell increases. FIG. 9 shows the Voc BSF layer 41 in the tandem cell.
When the impurity density of the BSF layer 41 is 2 × 10 18 cm −3 , Voc becomes maximum and is 2.3.
It was 8V. In FIG. 9, the ● mark indicates that the growth temperature of the GaAs bottom cell 2 is 650 ° C., and the □ mark indicates that the growth temperature is 700 ° C.
Is the case. The growth temperature of the GaAs bottom cell 2 is 70
By setting the temperature to 0 ° C., the Voc of the tandem cell is 2.4.
It turns out that it becomes 1 or more. FIG. 10 shows optical IV characteristics and output characteristics of the tandem cell in the second embodiment of the present invention. According to the second embodiment of the present invention, a conversion efficiency of 27.3% can be obtained.

【0019】本発明の第1および第2の実施例に示した
単一セルおよびタンデムセルの太陽電池は図11に示す
ような製造方法で製造できる。第1、および第2の実施
例は共にほぼ同様な製造方法なので第2の実施例で説明
する。
The single cell and tandem cell solar cells shown in the first and second embodiments of the present invention can be manufactured by the manufacturing method shown in FIG. Since the first and second embodiments are almost the same manufacturing method, they will be described in the second embodiment.

【0020】(a)まず図11(a)に示すように、有
機金属気相成長法(MOCVD法)、CBE(Chemical
Beam Epitaxy )法、MBE(Molecular Beam Epitax
y)法、MLE(Molecular Layer Epitaxy )法等を用
いて、p+ GaAs基板11の上にp+ GaAs層1
2、GaAsボトムセル2、GaAsトンネル接合3、
In0.5 Ga0.5 Pトップセル4、n+ GaAs層51
を連続エピタキシャル成長する。より具体的には図6に
示したようにGaAsボトムセル2はp+ InGaP−
BSF層21、pGaAsベース層22、n+ GaAs
エミッタ層23、n+ In0.5 Ga0.5 P層24の多層
エピタキシャル成長層であり、In0.5 Ga0.5 Pトッ
プセル4は、p+ In0.5 Ga0.5 P−BSF層41、
pIn0.5 Ga0.5 Pベース層42、n+ In0.5 Ga
0.5 Pエミッタ層43、n+ AlInP窓層44の順に
積層した多層エピタキシャル成長層であり、さらに、G
aAsトンネル接合はn+ GaAs層31、p+ GaA
s層32からなる連続エピタキシャル成長層である。M
OCVDは常圧MOCVDでも減圧MOCVDでも可能
であるが、望ましくは、たとえば6.7〜10kPaに
保持された減圧MOCVD法、さらに望ましくは縦型減
圧MOCVD法によるのがよい。III 族の原料ガスとし
てはトリエチルガリウム(TEG)、トリメチルインジ
ウム(TMI)、トリメチルアルミニウム(TMA)、
トリメチルアミンアラン(TMAAl)など、V族の原
料ガスとしてはホスフィン(PH3 )、アルシン(As
3 )などを用いる。あるいはターシャリー・ブチル・
フォスフィン((C4 9 )PH2;TBP)、ターシ
ャリー・ブチル・アルシン((C4 9 )AsH2 ;T
BA)などを用いてもよい。n型のドーパントガスとし
ては、モノシラン(SiH4)、ジシラン(Si
2 6 )、あるいはジエチルセレン(DESe)、ジエ
チルテルル(DETe)等を用いればよいが、モノシラ
ンが好ましい。p型のドーパントガスとしてはジエチル
亜鉛(DEZn)あるいはトリメチルガリウム(TM
G)を用いてもよい。これらの原料ガスおよびドーパン
トガスはマスフローコントローラ等を用いて6.7kP
a〜10kPaの減圧に制御された反応管中に導入され
る。V族の原料ガスとIII 族の原料ガスとの比、いわゆ
るV/III 比は、たとえば120〜170程度で行えば
よい。成長時の基板温度はたとえば650℃〜700℃
とすればよく、図12に示したように高いVocの値を
得るためには、GaAsボトムセル2の成長は700℃
が好ましい。
(A) First, as shown in FIG. 11 (a), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), CBE (Chemical)
Beam Epitaxy) method, MBE (Molecular Beam Epitax)
y) method, MLE (Molecular Layer Epitaxy) method, etc., is used to form the p + GaAs layer 1 on the p + GaAs substrate 11.
2, GaAs bottom cell 2, GaAs tunnel junction 3,
In 0.5 Ga 0.5 P top cell 4, n + GaAs layer 51
Are continuously epitaxially grown. More specifically, as shown in FIG. 6, the GaAs bottom cell 2 is p + InGaP −.
BSF layer 21, pGaAs base layer 22, n + GaAs
It is a multilayer epitaxial growth layer of the emitter layer 23 and the n + In 0.5 Ga 0.5 P layer 24, and the In 0.5 Ga 0.5 P top cell 4 is a p + In 0.5 Ga 0.5 P-BSF layer 41,
pIn 0.5 Ga 0.5 P base layer 42, n + In 0.5 Ga
It is a multilayer epitaxial growth layer in which a 0.5 P emitter layer 43 and an n + AlInP window layer 44 are laminated in this order.
The aAs tunnel junction is composed of n + GaAs layer 31, p + GaA
It is a continuous epitaxial growth layer composed of the s layer 32. M
OCVD can be performed by atmospheric pressure MOCVD or reduced pressure MOCVD, but it is preferable that the reduced pressure MOCVD method is maintained at, for example, 6.7 to 10 kPa, and more preferable that the vertical type reduced pressure MOCVD method is used. Group III source gases include triethylgallium (TEG), trimethylindium (TMI), trimethylaluminum (TMA),
Trimethylamine alane (TMAAl) and other group V source gases include phosphine (PH 3 ) and arsine (As).
H 3 ) or the like is used. Or tertiary butyl
Phosphine ((C 4 H 9 ) PH 2 ; TBP), tertiary butyl arsine ((C 4 H 9 ) AsH 2 ; T
BA) or the like may be used. As the n-type dopant gas, monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si
2 H 6 ), diethyl selenium (DESe), diethyl tellurium (DETe) or the like may be used, but monosilane is preferable. Diethyl zinc (DEZn) or trimethylgallium (TM) is used as the p-type dopant gas.
G) may be used. The raw material gas and the dopant gas are 6.7 kP by using a mass flow controller or the like.
It is introduced into a reaction tube controlled to a reduced pressure of a to 10 kPa. The ratio of the group V source gas to the group III source gas, the so-called V / III ratio, may be about 120 to 170, for example. The substrate temperature during growth is, for example, 650 ° C. to 700 ° C.
In order to obtain a high Voc value as shown in FIG. 12, the GaAs bottom cell 2 is grown at 700 ° C.
Is preferred.

【0021】(b)次に、このように連続エピタキシャ
ル成長した多層構造のウェハを反応管より取り出し、リ
フトオフのためのフォトレジストを塗布し、フォトリソ
グラフィーにより所定のパターンを形成し、その上から
Au−Ge/Ni/Auを真空蒸着する。たとえば10
0nmのAu−Ge(12wt%)、20nmのNi、
70nmのAu膜をEB蒸着法にて形成する。その後フ
ォトレジストを除去すれば、図11(b)あるいは図2
に示したような櫛状のストライプ形状の上部金属電極層
71が形成される。リフトオフ法を用いず、通常のフォ
トリソグラフィーで、KI/I溶液等のエッチャントで
エッチングしても同様なパターンは得られるが、リフト
オフ法の方が簡便である。その後、H2 雰囲気中あるい
はN2 等の不活性ガス雰囲気中で360〜450℃で電
極のシンタリングを行う。360℃で2秒程度のシンタ
リングが好ましい。
(B) Next, the wafer having the multilayer structure thus continuously epitaxially grown is taken out from the reaction tube, a photoresist for lift-off is applied, a predetermined pattern is formed by photolithography, and Au-- Vacuum deposition of Ge / Ni / Au. For example, 10
0 nm Au-Ge (12 wt%), 20 nm Ni,
A 70 nm Au film is formed by the EB vapor deposition method. After that, if the photoresist is removed, the photoresist shown in FIG.
An upper metal electrode layer 71 having a comb-like stripe shape as shown in FIG. Although a similar pattern can be obtained by etching with an etchant such as a KI / I solution by ordinary photolithography without using the lift-off method, the lift-off method is simpler. Then, the electrode is sintered at 360 to 450 ° C. in an H 2 atmosphere or an inert gas atmosphere such as N 2 . Sintering at 360 ° C. for about 2 seconds is preferable.

【0022】(c)次にエピタキシャル成長層表面をフ
ォトレジスト等がカバーしp+ GaAs基板11の裏面
をブロム(Br2 )系の溶液等で約6μmエッチング
後、その表面に約1μm程度の裏面電極層8のAuメッ
キをする。続いてエピタキシャル成長層表面のAu−G
e/Ni/Au膜71の部分のみフォトリソグラフィー
を用いて窓を開け、他をフォトレジストでカバーして約
1μmのAuメッキ膜72をメッキし、図14(c)の
形状を得る。電界メッキ法を用いれば、このフォトリソ
グラフィーは省略可能である。なお、図11(b)に示
した上部金属電極層71の形成工程を、裏面電極層8の
形成工程の後に行ってもかまわない。
(C) Next, the surface of the epitaxial growth layer is covered with photoresist or the like, and the back surface of the p + GaAs substrate 11 is etched by about 6 μm with a bromine (Br 2 ) based solution or the like, and then a back electrode of about 1 μm is formed on the surface. Layer 8 is Au plated. Then, Au-G on the surface of the epitaxial growth layer
A window is opened only in the e / Ni / Au film 71 using photolithography, the other part is covered with a photoresist, and an Au plating film 72 of about 1 μm is plated to obtain the shape of FIG. 14C. If the electroplating method is used, this photolithography can be omitted. The step of forming the upper metal electrode layer 71 shown in FIG. 11B may be performed after the step of forming the back electrode layer 8.

【0023】(d)次に、たとえば図2に示した10m
m×20mmの受光面および上部電極層からなる素子の
主領域および裏面をフォトレジストでカバーし、図11
(d)に示すようにエピタキシャル成長層の所定の部分
を約30μm〜50μmの幅でメサエッチングし、メサ
9を形成する。結局10mm×20mmの多数の島がメ
サ領域に囲まれることとなる。メサエッチングはHCl
系エッチャント、およびアンモニア/過酸化水素(H2
2 )を用いればよい。硫酸系のエッチャント、あるい
は酒石酸系でもよいが、好ましくはブロム系のエッチャ
ントで約1μmエッチングする。
(D) Next, for example, 10 m shown in FIG.
The main area and the back surface of the element consisting of the light receiving surface of m × 20 mm and the upper electrode layer are covered with photoresist, and FIG.
As shown in (d), a predetermined portion of the epitaxial growth layer is mesa-etched with a width of about 30 μm to 50 μm to form a mesa 9. Eventually, a large number of 10 mm × 20 mm islands will be surrounded by the mesa region. HCl for mesa etching
System etchant and ammonia / hydrogen peroxide (H 2
O 2 ) may be used. A sulfuric acid-based etchant or a tartaric acid-based etchant may be used, but a bromine-based etchant is preferably used for etching by about 1 μm.

【0024】続いて、上部金属電極層7のパターンをマ
スクとして、上部電極層7の下のn+ GaAs層51の
みを残して、他の部分のn+ GaAs層51を除去す
る。このエッチングはアンモニア/過酸化水素系で、約
30秒間GaAsの選択エッチングをすればよい。
Subsequently, using the pattern of the upper metal electrode layer 7 as a mask, only the n + GaAs layer 51 under the upper electrode layer 7 is left, and the other portions of the n + GaAs layer 51 are removed. This etching is performed with ammonia / hydrogen peroxide, and GaAs may be selectively etched for about 30 seconds.

【0025】(e)次に、再びリフトオフ法を用いてZ
nS膜61、MgF2 膜62からなる反射防止膜6を形
成する。すなわち、スパッタリングによりZnS膜を約
55〜65nm、続いてEB蒸着法でMgF2 膜を95
〜120nm形成する。
(E) Next, using the lift-off method again, Z
The antireflection film 6 including the nS film 61 and the MgF 2 film 62 is formed. That is, the ZnS film is deposited to a thickness of about 55 to 65 nm by sputtering, and then the MgF 2 film is deposited to 95 nm by the EB evaporation method.
-120 nm is formed.

【0026】(f)次に、図示は省略するが、幅30μ
m〜50μmのメサラインの中央にスクライブラインを
引き、へき開により10×20mmのセルを切り出して
完成する。p+ GaAs基板11を2インチウェハとす
れば10mm×20mmのセルは6枚切り出せる。セル
の大きさは例示であり、必要に応じて設定すればよい。
たとえば、Si基板上にInGaPを成長すれば低価格
で4インチ径〜8インチ径の大面積の太陽電池セルが得
られる。
(F) Next, although illustration is omitted, a width of 30 μ
A scribe line is drawn in the center of the mesa line of m to 50 μm, and a cell of 10 × 20 mm is cut out by cleavage to complete. If the p + GaAs substrate 11 is a 2-inch wafer, 6 cells of 10 mm × 20 mm can be cut out. The cell size is an example, and may be set as needed.
For example, if InGaP is grown on a Si substrate, a large-area solar cell having a diameter of 4 inches to 8 inches can be obtained at a low price.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば長波長側分光感度特性が
改善され、2%の電極占有率において単一セルで18.
5%以上、タンデムセルで27.3%以上の変換効率が
得られ、きわめて高効率である。
According to the present invention, the spectral sensitivity characteristics on the long wavelength side are improved, and the single cell has a 18.
Conversion efficiency of 5% or more and tandem cell of 27.3% or more is obtained, which is extremely high efficiency.

【0028】また本発明によれば長波長側分光感度が向
上し、Vocも大幅に向上する。In0.5 Ga0.5 P単
一セルのVocは1.39,In0.5 Ga0.5 P/Ga
AsタンデムセルのVocは2.418Vという高い値
が得られる。本発明によれば、曲線因子(fill f
actor;FF)も改善される。
Further, according to the present invention, the spectral sensitivity on the long wavelength side is improved, and Voc is also greatly improved. Voc of the In 0.5 Ga 0.5 P single cell is 1.39, In 0.5 Ga 0.5 P / Ga
The Voc of As tandem cell is as high as 2.418V. According to the present invention, fill factor (fill f
(actor; FF) is also improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係るIn0.5 Ga0.5
P単一セルの断面図である。
FIG. 1 shows In 0.5 Ga 0.5 according to the first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of P single cell.

【図2】本発明の第1の実施例に係るIn0.5 Ga0.5
P単一セルの平面図である。
FIG. 2 shows In 0.5 Ga 0.5 according to the first embodiment of the present invention.
It is a top view of a P single cell.

【図3】本発明の第1の実施例に係るIn0.5 Ga0.5
P単一セルの光I−V特性図である。
FIG. 3 shows In 0.5 Ga 0.5 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an optical IV characteristic diagram of a P single cell.

【図4】本発明の第1の実施例に係るIn0.5 Ga0.5
P単一セルのIsc、およびVocのBSF層の厚み依
存性を示す図である。
FIG. 4 shows In 0.5 Ga 0.5 according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the thickness dependency of the BSF layer of Isc of a P single cell, and Voc.

【図5】本発明の第1の実施例に係るIn0.5 Ga0.5
P単一セルの分光感度特性図である。
FIG. 5 shows In 0.5 Ga 0.5 according to the first embodiment of the present invention.
It is a spectral sensitivity characteristic view of P single cell.

【図6】本発明の第2の実施例に係るIn0.5 Ga0.5
P/GaAsタンデムセルの断面図である。
FIG. 6 shows In 0.5 Ga 0.5 according to the second embodiment of the present invention.
It is a sectional view of a P / GaAs tandem cell.

【図7】分光感度特性のBSF層の不純物密度依存性を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the dependency of spectral sensitivity characteristics on the impurity density of a BSF layer.

【図8】JscのBSF層の不純物密度依存性を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing the dependency of Jsc on the impurity density of the BSF layer.

【図9】タンデムセルのVocとBSF層の不純物密度
との関係図である。
FIG. 9 is a relationship diagram between the Voc of the tandem cell and the impurity density of the BSF layer.

【図10】本発明の第2の実施例に係るタンデムセルの
出力特性図である。
FIG. 10 is an output characteristic diagram of the tandem cell according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施例に係るタンデムセルの
製造方法を説明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a method of manufacturing a tandem cell according to the second embodiment of the present invention.

【図12】従来の技術における太陽電池を説明する模式
図である。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a solar cell according to a conventional technique.

【図13】従来の太陽電池を説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a conventional solar cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 GaAsボトムセル(下部セル) 3 GaAsトンネル接合 4 In0.5 Ga0.5 Pトップセル(上部セル) 6 反射防止膜 7 上部金属電極層(表面電極層) 8 下部金属電極層(裏面電極層) 9 メサ 11 p+ GaAs基板 12 p+ GaAsバッファ層 21 p+ In0.5 Ga0.5 P BSF層 22 pGaAsベース層 23 n+ GaAsエミッタ層 24 n+ InGaP窓層 31,51 n+ GaAs層 32 p+ GaAs層 41 p+ In0.5 Ga0.5 P−BSF層 42 pIn0.5 Ga0.5 Pベース層 43 n+ InGaPエミッタ層 44 n+ AlInP窓層 61 ZnS膜 62 MgF2 膜 71 Au−Ge/Ni/Au膜 72 Auメッキ膜 422 ベース層 433 エミッタ層2 GaAs bottom cell (lower cell) 3 GaAs tunnel junction 4 In 0.5 Ga 0.5 P top cell (upper cell) 6 antireflection film 7 upper metal electrode layer (front electrode layer) 8 lower metal electrode layer (back electrode layer) 9 mesa 11 p + GaAs substrate 12 p + GaAs buffer layer 21 p + In 0.5 Ga 0.5 P BSF layer 22 p GaAs base layer 23 n + GaAs emitter layer 24 n + InGaP window layer 31, 51 n + GaAs layer 32 p + GaAs layer 41 p + In 0.5 Ga 0.5 P-BSF layer 42 pIn 0.5 Ga 0.5 P base layer 43 n + InGaP emitter layer 44 n + AlInP window layer 61 ZnS film 62 MgF 2 film 71 Au-Ge / Ni / Au film 72 Au plated film 422 Base layer 433 Emitter layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型のエミッタ層と、該エミッタ
層の下部に形成された第2導電型のベース層と、該ベー
ス層の下部に形成された第2導電型の裏面電界層(以下
BSF層という)とを少なくとも備える化合物半導体太
陽電池であって、 該BSF層の不純物密度が1〜6×1018cm-3である
ことを特徴とする太陽電池。
1. A first conductivity type emitter layer, a second conductivity type base layer formed under the emitter layer, and a second conductivity type back surface electric field layer formed under the base layer ( And a compound semiconductor solar cell, wherein the BSF layer has an impurity density of 1 to 6 × 10 18 cm −3 .
【請求項2】 前記BSF層の不純物密度が2〜3×1
18cm-3であることを特徴とする請求項1記載の太陽
電池。
2. The impurity density of the BSF layer is 2 to 3 × 1.
The solar cell according to claim 1, which is 0 18 cm -3 .
【請求項3】 前記エミッタ層、ベース層、BSF層は
In1-x Gax Pであることを特徴とする請求項1また
は2記載の太陽電池。
3. The solar cell according to claim 1, wherein the emitter layer, the base layer and the BSF layer are In 1-x Ga x P.
【請求項4】 第1導電型の第1のエミッタ層と、第2
導電型の第1のベース層と、第2導電型の第1のBSF
層とを少なくとも具備するトップセルと、 第1導電型の第2のエミッタ層と、第2導電型の第2の
ベース層と、第2導電型の第2のBSF層とを少なくと
も具備するボトムセルと、 該トップセルとボトムセルとの間に形成され、該トップ
セルとボトムセルとを互いに接続するトンネル接合とか
ら少なくとも構成されるタンデム構造の太陽電池であっ
て、該第1のBSF層の不純物密度が1〜6×1018
-3であることを特徴とする太陽電池。
4. A first conductivity type first emitter layer and a second emitter layer.
Conductive type first base layer and second conductive type first BSF
Bottom cell having at least a top cell having at least a layer, a second emitter layer having a first conductivity type, a second base layer having a second conductivity type, and a second BSF layer having a second conductivity type And a tandem structure solar cell comprising at least a tunnel junction formed between the top cell and the bottom cell and connecting the top cell and the bottom cell to each other, wherein the impurity density of the first BSF layer is Is 1 to 6 × 10 18 c
A solar cell characterized by being m -3 .
【請求項5】 前記第1のBSF層の不純物密度が2〜
3×1018cm-3であることを特徴とする請求項4記載
の太陽電池。
5. The impurity density of the first BSF layer is 2 to
The solar cell according to claim 4, which has a size of 3 × 10 18 cm −3 .
【請求項6】 前記第1のエミッタ層、ベース層、BS
F層、第2のBSF層はIn1-x Gax Pであり、前記
第2のエミッタ層、ベース層はGaAsであることを特
徴とする請求項4又は5記載の太陽電池。
6. The first emitter layer, base layer, BS
The solar cell according to claim 4 or 5, wherein the F layer and the second BSF layer are In 1-x Ga x P, and the second emitter layer and the base layer are GaAs.
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